Giniit

Giniit ist ein sehr selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“. Er kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Fe²⁺Fe³⁺₄(PO₄)₄(OH)₂·2H₂O und ist damit chemisch gesehen ein wasserhaltiges Eisen-Phosphat mit zusätzlichen Hydroxidionen.

Giniit
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Nummer	1977-017
IMA-Symbol	Gin
Chemische Formel	Fe^2+Fe^3+4(PO4)4(OH)2·2H2O Fe^2+Fe^3+4(PO4)4(OH)5·2H2O Fe^2+Fe^3+4[(H2O)2|(OH)2|(PO4)4] Fe^2+Fe^3+4[(OH)2|(PO4)4]·2H2O
Mineralklasse (und ggf. Abteilung)	Phosphate, Arsenate, Vanadate
System-Nummer nach Strunz (8. Aufl.) Lapis-Systematik (nach Strunz und Weiß) Strunz (9. Aufl.) Dana	VII/D.03 VII/D.03-010 8.DB.50 42.11.07.01
Kristallographische Daten
Kristallsystem	monoklin
Kristallklasse; Symbol	monoklin-prismatisch; 2/m
Raumgruppe	P2/a (Nr. 13, Stellung 3)Vorlage:Raumgruppe/13.3
Gitterparameter	a = 14,253 Å; b = 5,152 Å; c = 10,353 Å β = 111,30°
Formeleinheiten	Z = 2
Häufige Kristallflächen	{100}, {201}, {210}, {103}, {010}
Zwillingsbildung	häufig Kniezwillinge sowie Durchdringungszwillinge nach {112}
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte	3 bis 4
Dichte (g/cm^3)	3,41 (gemessen); 3,42 (berechnet)
Spaltbarkeit	keine beobachtet
Bruch; Tenazität	muschelig bis halbmuschelig; spröde
Farbe	schwärzlichgrün bis schwärzlichbraun
Strichfarbe	olivgrün
Transparenz	nur in dünnen Splittern durchscheinend
Glanz	Glas- bis Fettglanz, Diamant bis Halbdiamantglanz
Kristalloptik
Brechungsindizes	nα = 1,775 nβ = 1,803 nγ = 1,812
Doppelbrechung	δ = 0,037
Optischer Charakter	zweiachsig negativ
Achsenwinkel	2V = ≈ 55° (gemessen), 58° (berechnet)
Pleochroismus	stark von X = hellbraun über Y = dunkelbraun nach Z = dunkelblaugrün
Weitere Eigenschaften
Chemisches Verhalten	schwer löslich in heißer HNO3 und heißer HCl

Giniit entwickelt an seiner Typlokalität nach der b-Achse gestreckte und nach {100} dicktafelige Kristalle, die nahezu immer verzwillingt sind, in korrodiertem Triphylin und Barbosalith sitzen und dort von Hureaulith, Tavorit, Leukophosphit, Whitlockit und Monetit begleitet werden. Die Typlokalität des Minerals ist der Pegmatit von Sandamap auf der Farm Sandamap North 115 bei Usakos, Daures in der Region Erongo, Namibia.

Etymologie und Geschichte

Als Entdecker des Giniits gilt Walter Kahn, der das Untersuchungsmaterial dem Professor für Mineralogie und Kristallographie an der Universität Stuttgart, Paul Keller, zeigte. Keller führte die für eine Charakterisierung als neues Mineral notwendigen Untersuchungen durch und legte die Ergebnisse der International Mineralogical Association (IMA) vor, die es 1977 unter der vorläufigen Bezeichnung IMA 1977-017 anerkannte. Im Jahre 1980 wurde es von Paul Keller im deutschen Wissenschaftsmagazin „Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte“ als Giniit (englisch Giniite) beschrieben. Der Autor benannte das Mineral nach seiner Ehefrau Adelheid „Gini“ Keller (* 1940), die seine mineralogischen Arbeiten in „vielfältiger Weise“ unterstützt hat.

Das Typmaterial für Giniit (Holotyp) wird an der Universität Stuttgart (Standort TM-77.17 / 0/824-s27/2) aufbewahrt.

Noch im selben Jahr der Erstveröffentlichung berichtigte Keller in einer ergänzenden Arbeit die kristallographischen Angaben zum Giniit.

Klassifikation

Bereits in der veralteten, aber teilweise noch gebräuchlichen 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Giniit zur Mineralklasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort zur Abteilung der „Wasserhaltigen Phosphate mit fremden Anionen“, wo er zusammen mit Gladiusit, Kaluginit, Landesit und Schoonerit die unbenannte Gruppe VII/D.03 bildete.

Die seit 2001 gültige und von der International Mineralogical Association (IMA) verwendete 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Giniit ebenfalls in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Phosphate usw. mit zusätzlichen Anionen; mit H₂O“ ein. Diese Abteilung ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und dem Stoffmengenverhältnis der weiteren Anionen zum Phosphat-, Arsenat- bzw. Vanadatkomplex (RO₄), so dass das Mineral entsprechend seiner Zusammensetzung in der Unterabteilung „Mit ausschließlich mittelgroßen Kationen; (OH usw.) : RO₄ < 1 : 1“ zu finden ist, wo es als einziges Mitglied die unbenannte Gruppe mit der System-Nr. 8.DB.50 bildet.

Auch die vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchliche Systematik der Minerale nach Dana ordnet den Giniit in die Klasse der „Phosphate, Arsenate und Vanadate“ und dort in die Abteilung der „Wasserhaltigen Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen“ ein. Hier ist er als alleiniges Mitglied in der unbenannten Gruppe 42.11.07 innerhalb der Unterabteilung der „Wasserhaltigen Phosphate etc., mit Hydroxyl oder Halogen mit (AB)₄(XO₄)₃Z_q × x(H₂O)“ zu finden.

Chemismus

Mikrosondenanalysen an Giniit aus dem „Sandamap-Pegmatit“ ergaben Mittelwerte von 0,68 % MgO; 0,63 % MnO; 46,07 % Fe₂O₃; 1,20 % Al₂O₃; 36,99 % P₂O₅ und 6,45 % H₂O (thermogravimetrisch bestimmt). Pleochroismus und mikrochemische Analysen bestätigen, dass im Giniit Eisen sowohl in Form von Fe²⁺- als auch Fe³⁺-Ionen auftritt. Es errechnet sich eine Formel von (Fe²⁺,Mg,Mn²⁺)(Fe³⁺,Al)₄(PO₄)₄(OH)₂·2H₂O oder vereinfacht Fe²⁺Fe³⁺₄(PO₄)₄(OH)₂·2H₂O, die Gehalte von 9,85 % FeO; 43,80 % Fe₂O₃; 38,94 P₂O₅ und 7,41 % H₂O verlangt.

Giniit ist das kristallwasser- und/oder hydroxylwasserärmere Analogon zu Whitmoreit, Fe²⁺Fe³⁺₂(PO₄)₂(OH)₂·4H₂O, Ferrostrunzit, Fe²⁺Fe³⁺₂(PO₄)₂(OH)₂·6H₂O, Beraunit, Fe²⁺Fe³⁺₅(PO₄)₄(OH)₅·6H₂O, und Metavivianit, Fe²⁺Fe³⁺₂(PO₄)₂(OH)₂·6H₂O.

Kristallstruktur

Giniit kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe P2/a (Raumgruppen-Nr. 13, Stellung 3)Vorlage:Raumgruppe/13.3 mit den Gitterparametern a = 14,253 Å; b = 5,152 Å; c = 10,353 Å und β = 111,30° sowie zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle

Die Kristallstruktur eines synthetischen Giniit-Äquivalents besteht aus einem offenen, vernetzten Gerüst aus [Fe₅P₄O₂₀H₄]⁶⁻-Ionen mit oktaedrisch koordinierten Eisen-Atomen und tetraedrisch koordinierten Phosphor-Atomen. Resultate aus der Mößbauerspektroskopie haben die Positionen von drei Fe²⁺-Ionen nachgewiesen. Das Anion [Fe₅P₄O₂₀H₄]⁶⁻ besitzt eine zweizählige Drehachse (Digyre) und enthält zwei mit den zwei äquivalenten Fe²⁺-Atomen koordinierte Wassermoleküle, die aus dem Hohlraum herausragen, der durch die anderen drei Sauerstoffatome gebildet wird. Obwohl bei der Strukturanalyse lediglich drei Wasserstoff-Atome gefunden wurden, weist die Thermogravimetrie-Analyse einen Gewichtsverlust auf, der mit der Strukturformel Fe₅H₂(PO4)₄·4H₂O konsistent ist. Eine auffällige Menge von Kanälen verläuft in Richtung der c-Achse. Zwei Sets von kleinen, etwa parallel zur b-Achse verlaufenden Kanälen sind ebenfalls vorhanden. Durch Rotation um die c-sinβ-Achse lässt sich ein drittes Set von kleinen Kanälen beobachten.

Eigenschaften

Morphologie

Giniit entwickelt an seiner Typlokalität im „Sandamap-Pegmatit“ immer idiomorphe, nach der b-Achse [010] gestreckte und nach {100} dicktafelige, häufig keilförmige Kristalle, die nahezu immer Kniezwillinge sowie Durchdringungszwillinge nach {112} ausbilden. Häufig sind sie deutlich parallel der b-Achse gestreift, was besonders deutlich auf {210} zu erkennen ist. Neben dem Habitus- und Tracht-bestimmenden Pinakoid {100} wurden an den maximal 0,5 × 0,2 × 0,05 mm großen Kristallen noch die Prismen {201}, {210} und {103} sowie das Pinakoid {010} festgestellt. Gelegentlich treten die Kristalle zu Aggregaten zusammen.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Die Kristalle des Giniits sind schwärzlichgrün bis schwärzlichbraun, ihre Strichfarbe ist aber immer olivgrün. Die Oberflächen der opaken, lediglich kantendurchscheinenden Kristalle weisen einen glas- bis fettartigen, mitunter auch diamantartigen Glanz auf, was gut mit den Werten für die Lichtbrechung übereinstimmt. An den Kristallen des Giniits wurden mittelhohe bis hohe Werte für die Lichtbrechung (n_α = 1,775; n_β = 1,803; n_γ = 1,812) und ein hoher Wert für die Doppelbrechung (δ = 0,037) festgestellt. Giniit besitzt einen starken Pleochroismus von X = hellbraun über Y = dunkelbraun nach Z = dunkelblaugrün.

Am Ginnit wurde keine Spaltbarkeit festgestellt. Aufgrund seiner Sprödigkeit bricht er aber ähnlich wie Quarz, wobei die Bruchflächen muschelig bis halbmuschelig ausgebildet sind. Mit einer Mohshärte von 3 bis 4 gehört das Mineral zu den mittelharten Mineralen und lässt sich wie die Referenzminerale Calcit (Härte 3) mit einer Kupfermünze bzw. Fluorit (Härte 4) mit einem Taschenmesser ritzen. Die gemessene Dichte für Giniit beträgt 3,415 g/cm³, die berechnete Dichte 3,41 g/cm³. Giniit zeigt weder im lang- noch im kurzwelligen UV-Licht eine Fluoreszenz.

Giniit ist nur schwer in heißer Salpetersäure (HNO₃) und heißer Salzsäure (HCl) löslich.

Bildung und Fundorte

Als sehr seltene Mineralbildung konnte Giniit bisher (Stand 2018) lediglich von drei Fundorten beschrieben werden. Als Typlokalität gilt der Granitpegmatit von Sandamap auf der Farm Sandamap North 115 bei Usakos, Wahlkreis Daures in der Region Erongo in Namibia. Daneben fand sich Giniit in der Grube „Morassina“ bei Schmiedefeld sowie in der Grube „Jeremias Glück“ (Feengrotten) bei Garnsdorf unweit Saalfeld, beide im Landkreis Saalfeld-Rudolstadt im Thüringer Wald, Thüringen, Deutschland. Beide Gruben werden heute als Schaubergwerke betrieben. Vorkommen von Giniit in Österreich oder in der Schweiz sind damit nicht bekannt.

Giniit ist an seiner Typlokalität ein typisches Sekundärmineral, welches sich in der Oxidationszone eines Granitpegmatits mit einer primären Phosphatmineralparagenese gebildet hat. Sowohl das Eisen als auch der Phosphor stammen aus der Verwitterung von Triphylin und Barbosalith. In den thüringischen Schaubergwerken bildet er sich lokal bei der Alteration von Krusten und Tropfsteinen auf den Oberflächen erstarrter Gele. Im „Sandamap-Pegmatit“ fand sich das Mineral zuerst auf einer Stufe mit korrodiertem Triphylin und Barbosalith. Parageneseminerale sind Hureaulith, Tavorit, Leukophosphit, Whitlockit und Monetit sowie Phosphosiderit und Mélonjosephit. Die Sukzession (Altersfolge) wird mit Triphylin → Hureaulith → dunkelgrünes, schuppiges Mineral + Giniit → Tavorit → Leukophosphit angegeben.

In den thüringischen Schaubergwerken wird Giniit u. a. von der kristallisierten Form des Diadochites, dem Destinezit, begleitet.

Verwendung

Aufgrund seiner Seltenheit ist natürlich gebildeter Giniit nur für den Mineralsammler von Interesse.

Das synthetische Analogon von Giniit ist ein vielversprechendes Material für das Einfangen von Phosphopeptiden aus komplexen tryptischen Verdauen, Photokatalysatoren und Kathoden für Lithiumbatterien. Bei allen diesen Anwendungen ist die Kristallmorphologie extrem wichtig.

Eisenhydroxylphosphate (Fe_x(PO₄)_y(OH)_z·nH₂O) wie Giniit, Barbosalith, Whitmoreit und Beraunit sind wichtige oxidative Katalysatoren für die Dehydrierung. Sie sind ebenfalls signifikant bei der Passivierung von Metalloberflächen, Korrosionshemmung und bei den Reaktionen von Eisenkomponenten mit Phospatdüngemitteln in verschiedenen Böden. Die Kontrolle der Morphologie von mikro- und nanogroßem Fe_x(PO₄)_y(OH)_z·nH₂O von gut definierter Form ist wichtig für deren Anwendung in Katalyse, der Glasindustrie sowie Umweltwissenschaften und -technologie.

Siehe auch

• Systematik der Minerale
• Liste der Minerale

Literatur

• Paul Keller: Giniit, Fe²⁺Fe₄³⁺[(H₂O)₂|(OH)₂|(PO₄)₄], ein neues Mineral aus dem Pegmatit von Sandamab [sic!] bei Usakos, Namibia. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 1980, Nr. 2, 1980, S. 49–56. 
• Paul Keller: Giniit, Fe²⁺Fe₄³⁺[(H₂O)₂|(OH)₂|(PO₄)₄]: neue kristallographische Daten. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 1980, Nr. 12, 1980, S. 561–563. 
• Giniite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org [PDF; 64 kB; abgerufen am 11. August 2018]). 

Weblinks

• Mineralienatlas:Giniit (Wiki)
• Mindat – Giniite (englisch)
• Webmineral – Giniite (englisch)
• Database-of-Raman-spectroscopy – Giniite (englisch)
• American-Mineralogist-Crystal-Structure-Database – Fe5P4O20H10 (Giniite) (englisch)

Einzelnachweise

1. Malcolm Back, Cristian Biagioni, William D. Birch, Michel Blondieau, Hans-Peter Boja und andere: The New IMA List of Minerals – A Work in Progress – Updated: January 2023. (PDF; 3,7 MB) In: cnmnc.main.jp. IMA/CNMNC, Marco Pasero, Januar 2023, abgerufen am 26. Januar 2023 (englisch). 
2. Laurence N. Warr: IMA–CNMNC approved mineral symbols. In: Mineralogical Magazine. Band 85, 2021, S. 291–320, doi:10.1180/mgm.2021.43 (englisch, cambridge.org [PDF; 320 kB; abgerufen am 5. Januar 2023]). 
3. IMA/CNMNC List of Mineral Names; März 2018 (PDF 1,65 MB)
4. Mindat – Giniite (englisch)
5. Paul Keller: Giniit, Fe²⁺Fe₄³⁺[(H₂O)₂|(OH)₂|(PO₄)₄]: neue kristallographische Daten. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 1980, Nr. 12, 1980, S. 561–563. 
6. Hugo Strunz, Ernest H. Nickel: Strunz Mineralogical Tables. 9. Auflage. E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Stuttgart 2001, ISBN 3-510-65188-X, S. 495. 
7. Paul Keller: Giniit, Fe²⁺Fe₄³⁺[(H₂O)₂|(OH)₂|(PO₄)₄], ein neues Mineral aus dem Pegmatit von Sandamab [sic!] bei Usakos, Namibia. In: Neues Jahrbuch für Mineralogie, Monatshefte. Band 1980, Nr. 2, 1980, S. 49–56. 
8. Typmineral-Katalog Deutschland – Aufbewahrung des Typmaterials für Giniit
9. Giniite. In: John W. Anthony, Richard A. Bideaux, Kenneth W. Bladh, Monte C. Nichols (Hrsg.): Handbook of Mineralogy, Mineralogical Society of America. 2001 (handbookofmineralogy.org [PDF; 64 kB; abgerufen am 11. August 2018]). 
10. D. R. Corbin, J. F. Whitney, W. C. Fultz, G. D. Stucky, M. M. Eddy, A. K. Cheetham: CSynthesis of open-framework transition-metal phosphates using organometallic precursors in acidic media. Preparation and structural characterization of Fe₅P₄O₂₀H₁₀ and NaFe₃P₃O₁₂. In: Inorganic Chemistry. Band 25, Nr. 14, 1986, S. 2279–2280, doi:10.1021/ic00234a001. 
11. Mindat – Anzahl der Fundorte für Giniit
12. Fundortliste für Giniit beim Mineralienatlas und bei Mindat
13. Bernd Ullrich, K.-U. Hantsch, K. Müller, Heiner Siedel, B. Ullrich: Sekundärmineralbildungen des Alaunschieferbergwerkes „Morassina“ bei Schmiedefeld am Rennweg (Saalfelder Höhe) im Thüringischen Schiefergebirge. In: Beiträge zur Geologie von Thüringen Neue Folge. Band 12, 2005, S. 41–69. 
14. B. Ullrich, B. Ullrich: Schwertmannit in den Verwitterungsprodukten des Alaunschieferbergwerkes „Morrasina“ bei Schmiedefeld im Thüringer Schiefergebirge. In: Der Aufschluss. Band 61, Nr. 2, 2010, S. 75–79. 
15. Bernd Ullrich: Zur Mineralogie anthropogen induzierter Alterationsprozesse – Sekundärminerale des historischen Alaunschieferbergbaus von Saalfeld und Schmiedefeld im Thüringischen Schiefergebirge. In: Geologica Saxonica. Band 64, 2018, S. 67–79 (senckenberg.de [PDF; 5,6 MB; abgerufen am 9. August 2018]). 
16. Renato Gonçalves, Ricardo Martins, Carlos M. Costa, Stanislav Ferdov, Senentxu Lanceros-Méndez: Crystal morphology control of synthetic giniite by alkaline cations and pH variations. In: Crystal Growth & Design. Band 17, Nr. 9, 2017, S. 4710–4714, doi:10.1021/acs.cgd.7b00590. 
17. Qun Chen, Chengzhen Wei, Yizhou Zhang, Huan Pang, Qingyi Lu, Feng Gao: Single-crystalline hyperbranched nanostructure of Iron Hydroxyl Phosphate Fe₅(PO₄)₄(OH)₃·2H₂O for highly selective capture of phosphopeptides. In: Scientific Reports. Band 4, Article number 3753, 2014, doi:10.1038/srep03753, PMC 3894561 (freier Volltext).